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이제부터는 본격적으로 Firmata를 분석해보고 사용해보도록 하자.

나의 개인적인 취향 상 분석을 먼저 면밀하게 한 후 사용을 하는 것 보다는 실제 동작하는 모습을

보면서 연관된 코드를 뜯어보는 것이 수월하기에 이번 포스팅 역시 그러한 방식으로 진행을 하겠다.

 

Firmata의 전체적인 구성은 호스트 PC 쪽의 Firmata Client와 아두이노쪽의 Firmata 스케치로 구성되어

있다. 물론 아두이노쪽에서 범용 Firmata 스케치가 아닌 Firmata 라이브러리를 사용한다면 구성이 조금

달라지겠지만 이 시리즈에서는 범용 Firmata 스케치를 사용한다는 전제로 포스팅을 하고 있다.

 

이러한 전제 하에 지난 번 포스팅의 가장 마지막에 실행했던 digital_output.py 소스를 가지고 간단하게

Firmata의 흐름과 관련 소스를 살펴보도록 하겠다.

 

다만 모든 소스를 세세하게 분석하는데는 많은 시간과 지식이 필요하므로 이번 포스팅에서는 우선 프로토콜이

어떻게 구현되는 지에 초점을 맞춰 살펴보도록 하자.

 

Firmata Client - pymata4

 

이전 포스팅에서도 언급한 바와 같이 Firmata Client는 다양한 언어로 구현이 가능하다. 그리고 이 시리즈

에서는 Python으로 된 Client를 사용하고 있으며 그 중에서도 자료가 가장 잘 정리되어있는 pymata4를

대상으로 한다.

 

pymata4의 핵심 소스는 3개의 파일로 구성이 되어있다.

 

  • pin_data.py : 아두이노의 pin mode를 설정하기 위한 각종 속성이 정의되어 있다.

  • private_constants.py : Firmata 프로토콜을 정의하는 여러가지 상수가 정의되어 있다.

  • pymata4.py : 가장 핵심적인 소스로 사용자들인 호출하여 사용할 API들이 구현되어있다.

 

단순히 Firmata를 이용하기 위해서는 pymata4.py에 있는 API를 어떻게 호출하는 지만 알면 된다. 이제

예제 코드인 digital_output.py로부터 시작하여 차근차근 알아보자.

 

digital_output.py 코드는 매우 단순하다 (코드에 집중하기 위해 원래 있던 주석은 모두 삭제하였다).

사전 이해를 위해 간단하게 코드에 주석을 붙였다. 

import sys
import time

from pymata4 import pymata4

# 사용할 디지털 핀 번호 설정. 기본 예제 코드에서는 6번을 사용한다.
DIGITAL_PIN = 6  # arduino pin number

# blink라는 함수를 구현하였다. 실제로 Firmata를 구동시키는 함수이다.
def blink(my_board, pin):
    # 가장 먼저 PIN 모드를 설정한다. 파라미터로 전달받은 핀(6번 핀)을 출력 모드로 설정한다. 
    my_board.set_pin_mode_digital_output(pin)

    # 1초 간격으로 6번 핀에 HIGH(1), LOW(0) 신호를 4회 반복하여 보낸다.
    # 이 6번 핀에 LED를 연결하여 1초 간격으로 LED가 켜지고 꺼지는 것을 4회 반복한다.
    # 직전 포스팅의 마지막 영상 참조.
    for x in range(4):
        print('ON')
	# 아두이노 보드의 6번 핀에 HIGH(1) 신호를 보낸다. LED가 연결된 경우 LED가 켜진다.
        my_board.digital_write(pin, 1)
        time.sleep(1)
        print('OFF')
	# 아두이노 보드의 6번 핀에 LOW(0) 신호를 보낸다. LED가 연결된 경우 LED가 꺼진다.
        my_board.digital_write(pin, 0)
        time.sleep(1)
    # 아두이노와의 연결을 끊는다.
    my_board.shutdown()

# 아두이노 보드의 인스턴스를 생성한다.
board = pymata4.Pymata4()
try:
    # blink 함수를 호출한다. 위에서 생성된 아두이노 보드 인스턴스와 사용할 핀 번호를 
    # 파라미터로 전달한다.
    blink(board, DIGITAL_PIN)
except KeyboardInterrupt:
    board.shutdown()
    sys.exit(0)

 

이제 위의 코드를 차근차근 살펴보자.


보드(아두이노) 인스턴스 생성하기

pymata4의 편리한 점 중 하나는 아두이노를 자동으로 찾아준다는 것이다. 아두이노와 호스트 PC간에 

정상적으로 연결만 되어있으면 단지 생성자 함수인 Pymata4()를 호출하는 것만으로 자동으로 

아두이노 보드를 찾아준다.

 

보드를 찾는 과정은 다음과 같은 로그로 확인할 수 있다.

 


/Volumes/Storage2/Firmata/FirmataTest/venv/bin/python /Volumes/Storage2/Firmata/FirmataTest/digital_write.py

pymata4: Version 1.10

 

Copyright (c) 2020 Alan Yorinks All Rights Reserved.

 

Opening all potential serial ports...

/dev/cu.wchusbserial1a1230

 

Waiting 4 seconds(arduino_wait) for Arduino devices to reset...

 

Searching for an Arduino configured with an arduino_instance = 1

Arduino compatible device found and connected to /dev/cu.wchusbserial1a1230

 

Retrieving Arduino Firmware ID...

Arduino Firmware ID: 1.1 FirmataExpress.ino

 

Retrieving analog map...

Auto-discovery complete. Found 22 Digital Pins and 8 Analog Pins


 

물론 명시적으로 필요한 파라미터를 전달하여 보드의 인스턴스를 생성할 수도 있다. 전달 가능한 파라미터는

다음과 같다(= 기호의 좌측은 파라미터 이름, 우측은 파라미터의 기본 값이다. Python은 파라미터 이름을 

사용하면 파라미터 순서와 관계없이 파라미터를 전달할 수 있으며 파라미터를 전달하지 않으면 = 우측의

기본 값이 사용된다).

 

  • com_port=None : 아두이노와 연결된 호스트PC의 포트. 위의 예에서는 /dev/cu.wchusbserial1a1230이다(매킨토시 PC에서 연결한 경우임).

  • baud_rate=115200 : 시리얼 통신 전송 속도

  • arduino_instance_id=1 : 아두이노 보드의 인스턴스 ID

  • arduino_wait=4 : 아두이노 리셋까지의 대기 시간

  • sleep_tune=0.000001 : 튜닝을 위한 파라미터로 일반적으로 수정하지 않는 것이 좋다.

  • shutdown_on_exception=True : RuntimeError Exception이나 KeyboardInterrupt exception이 발생한 경우 shutdown 함수를 호출할지의 여부

  • ip_address=None : StandardFirmataWifi 스케치를 사용하는 경우 Wi-Fi 기기의 IP 주소

  • ip_port=None : StandardFirmataWifi 스케치를 사용하는 경우 Wi-Fi 기기의 포트 번호. 보통 3030 사용

 

이와 같은 많은 파라미터들이 있으나 아무런 파라미터를 전달하지 않더라도 pymata4가 자동으로 연결된 

보드를 찾아 주는 것이다.

 

이 생성자 함수는 pymata4에서 사용할 전역 변수들을 초기화 하고 실제로 보드가 연결된 시리얼 포트를

찾는 것까지 상당히 긴 코드로 구현이 되어있어 자세한 설명은 생략하도록 하겠다. 다만 특별한 경우가 

아니라면  board = pymata4.Pymata4() 코드 한 줄로 아두이노를 연결하여 사용할 수 있다는 것만

알아두도록 하자.


blink 함수 분석 - 핀 모드 설정

Firmata를 이용하여 호스트 PC에서 아두이노의 핀을 이용하기 위해서는 먼저 아두이노 핀 모드를 설정해

주어야 한다. 그래서 가장 먼저 호출되는 API가 my_board.set_pin_mode_digital_output(pin)

이다. API 함수 이름으로 짐작할 수 있듯이 파라미터로 전달되는 pin(여기서는 6번 핀)을 디지털 출력으로 

설정하겠다는 의미이다. 그 과정을 조금 더 자세하게 살펴보자.

 

pymata4.py에서 set_pin_mode_digital_output 함수는 매우 단순하게 구현되어있다. 단지 전달

받은 파라미터인 pin에 private_constants.py에 정의된 상수인 OUPUT을 파라미터로 추가하여 private

함수인 _set_pin_mode 함수를 호출하는 것이 다이다. 전체 코드는 아래와 같다(원래의 주석은 삭제

했다).

 

def set_pin_mode_digital_output(self, pin_number):
        self._set_pin_mode(pin_number, PrivateConstants.OUTPUT)

 

_set_pin_mode 함수는 공통 함수이기 때문에 좀 더 복잡하게 구현이 되어있다. 하지만 우리는 Digital 

핀을 OUTPUT으로 사용할 것이므로 관련 부분만 집중해서 보도록 하자.

 

우선 전체 코드는 다음과 같다. 원래의 주석은 삭제를 하고 간단게 관련된 부분에만 별도의 주석을 달았다.

 

# Python에서 class의 멤버 함수들은 반드시 첫 번째 파라미터가 self여야 한다.
# 하지만 함수를 호출할 때는 self는 생략한다. 따라서 앞서 set_pin_mode_digital_output
# 함수에서 전달한 파라미터는 pin_number와 pin_state 2개이다. 나머지 2개의 파라미터는
# 전달받지 않았으므로 기본 값이 사용된다. 즉, callback은 None, differential은 1이다.
    def _set_pin_mode(self, pin_number, pin_state, callback=None,
                      differential=1):
# callback 파라미터는 전달받지 않았고 따라서 기본 값인 None을 사용하므로 아래 if문은
# 실행되지 않는다(None은 다른 언어의 null로 생각하면 된다).
        if callback:
            if pin_state == PrivateConstants.INPUT:
                self.digital_pins[pin_number].cb = callback
            elif pin_state == PrivateConstants.PULLUP:
                self.digital_pins[pin_number].cb = callback
                self.digital_pins[pin_number].pull_up = True
            elif pin_state == PrivateConstants.ANALOG:
                self.analog_pins[pin_number].cb = callback
                self.analog_pins[pin_number].differential = differential
            else:
                print('{} {}'.format('set_pin_mode: callback ignored for '
                                     'pin state:', pin_state))
#################################################################

# pin_state는 PrivateConstants.OUTPUT 값을 전달받았으므로 Pin_mode 역시
# PrivateConstants.OUTPUT 이다.
        pin_mode = pin_state

# pin_mode가 PrivateConstants.OUTPUT 이므로 아래 if문도 실행되지 않는다.
        if pin_mode == PrivateConstants.ANALOG:
            pin_number = pin_number + self.first_analog_pin
#################################################################

# _send_command 함수를 호출하여 아두이노로 통신하기 전에 마지막으로 Firmata 
# 프로토콜을 구현한다.
        command = [PrivateConstants.SET_PIN_MODE, pin_number, pin_mode]
        self._send_command(command)

# pin_mode가 PrivateConstants.OUTPUT 이므로 아래 if에서는 else절로 들어가
# 아무것도 실행하지 않고 끝낸다.
        if pin_state == PrivateConstants.INPUT or pin_state == PrivateConstants.PULLUP:
            self.enable_digital_reporting(pin_number)
        else:
            pass

 

 

위 소스 코드를 보면 대부분의 코드들은 파라미터 조건에 의해 실행되지 않거나 별다른 실행 없이 넘어가고

가장 핵심적인 부분인 Firmata 프로토콜을 구성하여 아두이노로 보내는 2줄만이 실행된다.

 

command = [PrivateConstants.SET_PIN_MODE, pin_number, pin_mode]
self._send_command(command)

 

Firmata 프로토콜 정의 문서(protocol/protocol.md at master · firmata/protocol · GitHub)

에서 보면 Message Type에 set pin mode(I/O) 라는 항목이 있고 이 항목은 다음과 같이 구성된다.

 

command MIDI channel
first byte second byte
0xF4   pin # (0~127) pin mode

 

 

그럼 이제 private_constants.py 파일을 열어 이 과정에서 사용된 2개의 상수인 OUTPUT과  SET_PIN_MODE

어떻게 정의되어 있는지 살펴보자.

 

SET_PIN_MODE = 0xF4  # set a pin to INPUT/OUTPUT/PWM/etc
...
OUTPUT = 0x01  # pin set as output

 

프로토콜로 정의된 것과 동일하게 command에 해당하는 SET_PIN_MODE0xF4 라는 값이 설정되어

있다. 나머지 2개의 파라미터는 범위 내에서 유동적으로 지정할 수 있으며 second byte에 해당하는 

OUTPUT은 카테고리 성격으로 자주 사용되는 값이므로 별도로 상수로 지정해 놓은 것이다.

 

마지막 단계의 _send_command함수도 단순한데, 전달받은 파라미터(프로토콜 포맷)를 byte 배열로 

바꾸어 serial port에 write(전송)하는 것이 끝이다. 전체 코드는 다음과 같다.

 

def _send_command(self, command):
        # 전달받은 파라미터(Firmata의 프로토콜 규격에 맞춘 데이터)를 바이트 배열로 바꾼다.
        send_message = bytes(command)

	# ip_address 전역변수가 지정되지 않은 경우 if 절 내의 내용을 실행한다.
        # 앞서 pymata4의 생성자 파라미터 설명에서 보았듯이 ip_address는 
        # StandardFirmataWifi라는 스케치에서만 사용되므로 여기서는 지정되지 않아
        # if 절이 실행되는 것이다.
        if not self.ip_address:
            try:
		# serial port에 write한다.
                result = self.serial_port.write(send_message)
            except SerialException:
                if self.shutdown_on_exception:
                    self.shutdown()
                raise RuntimeError('write fail in _send_command')
            return result
        else:
            self.sock.sendall(send_message)

 

정리

 

코드와 함께 정리하다보니 포스팅이 너무 길어진데다가 blink 함수에서 호출되는 digital_write API는 조금

복잡한 내용을 담고 있어서 다음 포스팅으로 넘기는 것이 좋을 것 같다.

 

다시 한번 강조하지만 전체 소스를 세세하게 파헤치는 것이 목표가 아니라 Firmata라는 프로토콜과 관련

라이브러리들이 어떤 흐름을 가지고 작동하는지를 아는 것이 목적인 만큼 관련 부분만 주목해서 파악하면

될 것 같다. 하지만 소프트웨어라는 것이 어찌보면 상당히 유기적이기도 한 만큼 생략으로 인해 혼란 스러운

부분도 많을 것이다. 이러한 부분들은 추후 기회를 봐서 더 상세히 다뤄보도록 하겠다.

 

그럼 다음 포스팅에서 digital_write API에 대한 내용으로 이어가겠다.

 

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Firmata는 2가지 방식으로 사용이 가능하다.

 

그 한 가지 방법은 아두이노의 스케치에서 Firmata 라이브러리를 include한 후 라이브러리의 API를

활용하는방법이고, 다른 한 가지는 아두이노에는 범용 스케치를 업로드하고 모든 코딩을 클라이언트

쪽에서 하는 방법이다.

 

우선 두 번째 방법인 범용 Firmata 스케치를 아두이노에 업로드한 후 클라이언트에서만 코딩을 하는 방법을

알아보도록 하겠다. 이 방법은 아두이노 스케치의 C 프로그래밍에 익숙하지 않은 개발자들이 클라이언트

(호스트 PC)에서 본인에게 익숙한 언어로 개발을 할 수 있다는 장점이 있다.

 

본격적으로 Firmata의 소스 코드를 알아보기 전에 우선 간단하게 개발 환경을 먼저 정리하고 진행하고자

한다. 다만 이 글에서는 매킨토시 환경 하에서 Python Client를 선택하여 진행하는 만큼 Windows 사용자나

Python이 아닌 다른 언어를 사용하시는 분들은 다른 곳을 참조하셔서 환경을 구성하는 것이 좋을 것 같다.

 

환경 구성하기1 - 아두이노에 FirmataExpress 설치하기

 

Firmata 기반의 개발을 하기 위해서는 클라이언트(호스트 PC)에서는 Firmata Client 라이브러리를 설치

하여야 하며 아두이노에는 범용 Firmata 스케치를 업로드하는 것으로 끝난다.

 

누누이 말하듯이 Firmata Client 라이브러리는 다양한 언어로 구현이 되어있다. 각자에게 익숙한 언어로 된

라이브러리를 선택하면 되지만 역시 가장 심플하게 구현되어있는 것은 Python으로 구현된 라이브러리이다.

나역시 Java와 iOS의 Obj-c가 주로 사용하는 개발 언어이지만 코드를 분석하고 구현하는데는 오히려

Python이 더 접근하기 쉬웠고 소스 파일 구성도 매우 단순하여 부담이 없었다.

 

일반적으로 Python 라이브러리 중에는 pyFirmata, 아두이노 범용 스케치로는 StandardFirmata를 많이 

이용하는데 나는 자료가 좀 더 상세하게 정리되어있는 pymata4와 여기에 더 적합하다는 FirmataExpress를

사용하였다.

 

아두이노에서 기본적으로 제공하는 범용 Firmat 스케치 예제들이다.

 

사용하게 될 FirmataExpress는 기본 예제에 포함되어있지 않으므로 아두이노 스케치 IDE의 라이브러리 

관리 메뉴로 들어가 검색한 후 설치해야 한다(나는 이미 설치한 후라서 Installed로 표시되고 있다).

 

1. 툴 > 라이브러리 관리... 메뉴를 선택한다.

 

 

2. 라이브러리 매니저 창에서 Firmata로 검색을 한 후 FirmataExpress를 찾아 설치를 진행한다.

 

 

3. 설치가 완료되면 파일 > 예제 > 사용자 지정 라이브러리의 예제 항목에서 FirmataExpress를 찾을 수 있다.

 

 

라이브러리가 설치된 후 파일 > 예제 > 사용자 지정 라이브러리의 예제 항목에서 FirmataExpress를 찾아

열고 아두이노에 업로드하면 아두이쪽의 준비는 끝이다.

 

환경 구성하기 2 - Python 개발환경 구성하기

 

다음은 클라이언트 쪽인데…일단 Python의 설치 및 환경설정에 대한 내용은 그 자체만으로 한 번의 포스팅으로

끝날 내용이 아니므로 여기서는 생략을 하겠다. 일단 PC에 Python이 설치되어 있다는 전제하에 진행을 하겠다.

이 부분이 어려운 경우 앞서 말한대로 각자에게 익숙한 언어로 구현된 라이브러리를 이용하면 된다.

 

일단 나는 PyCharm을 이용하여 학습을 진행하였다. PyCharm에서 Virtualenv로 프로젝트를 생성하여 코딩

하는 법에 대해서만 간략하게 설명하도록 하겠다 (현재 맥미니를 사용 중이라 매킨토시 기준으로 작성한다).

 

1. Pycharm의 File 메뉴를 선택한 후 New Project를 선택한다.

 

2. Create Project 창에서 제일 처음 Location은 그냥 두고 Project Interpriter… 항목에서 New environment using Virtualenv를 선택한다. Location 항목에 프로젝트를 생성할 경로를 입력하고 Base Interpreter는 시스템에 설치된 Python 중 하나를 선택한다.

 

3. 프로젝트를 생성할 시의 옵션으로 기존 프로젝트에 붙여넣을지, 새 창으로 열지, 현재 윈도우에서 열지를 물어보는 창. New Window로 선택하면 무난함.

 

4. 프로젝트가 생성되면 아래와 같이 창이 열린다.

 

5. Firmata를 사용하기 위해 필요한 라이브러리를 추가하기 위해 Preferences... 메뉴를 연다.

 

6. Project <프로젝트 이름> 항목을 선택한 후 Project Interpreter를 선택한다. 기본으로 설치된 pip와 setup tool 라이브러리가 보인다. 필요한 라이브러리를 추가하기 위해 하단 좌측의 + 버튼을 클릭한다.

 

7. + 버튼을 누르면 열리는 Available Packages 창에서 pymata4로 검색을 한다. 검색된 목록에서 pymata4를 선택하고 좌측 하단의 Install Package 버튼을 클릭하여 설치한다. 설치 시 의존성에 필요한 패키지를 모두 설치한다.

 

8. 설치를 하고 난 후 아래 화면과 같이 pymata4와 pyserial 2개의 패키지가 추가로 설치된 것을 확인할 수 있다. Firmata가 기본적으로 Serial 통신을 하기 때문에 의존 패키지로 pyserial이 함께 설치된다.

 

9. 이제 다시 프로젝트 화면으로 돌아가 프로젝트 이름에 마우스 우클릭을 하여 New > Python File을 선택하여 소스 코드를 입력할 Python 파일을 만든다.

 

10. 파일명을 입력하고 OK 버튼을 클릭하여 파일을 생성한다.

 

11. 일단 빠른 테스트를 위해 생성된 Python 파일에는 pymata4의 예제 중 digital_output.py 파일을 그대로 카피하여 붙여넣기 하였다.

 

12. 코딩된 Python 파일을 실행하기 위하여 Run 메뉴의 Run…항목을 클릭한다.

 

13. 코드가 실행되면서 아래의 영상과 같이 LED에 1초 간격으로 4번 불이 들어오고 프로그램이 종료된다. 하단의 Run 창에는 아래 화면과 같이 로그가 찍힌다. Auto-discovery complete. Found 22 Digital Pins and 8 Analog Pins까지는 pymata4 라이브러리에서 찍는 로그로 아두이노가 연결된 serial 포트를 찾고 아두이노 및 아두이노에 업로드된 Firmata에 대한 정보를 가져오는 내용이 출력된다.



 

 

정리

 

오늘은 간단하게 개발 환경 구성과 간단한 예제를 하나 돌려보았다.

 

본문에서 설명한 것과 같이 아두이노는 FirmataExpress 스케치를 업로드한 이후 더이상 할 것이 없다. 

이제부터 모든 아두이노 제어는 호스트 PC에서 Python(물론 지원하는 타 언어를 이용해도 됨) 언어로

코딩하여 진행하게 된다.

 

다음 포스팅부터 pymata4와 FirmataExpress를 하나하나 뜯어보면서 어떻게 동작하는지에 대해 

살펴보도록 하자.

 

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지난 시간 Firmata에 대해 포스팅한 후 많은 분들이 관심을 가져주시고 또한 의문을 제기해주셨다.

그중에 가장 중요한 것이 바로 다음의 두 가지였다.

 

  1.  왜 Firmata를 사용하는가?

  2. 왜 라즈베리파이와 아두이노를 연동하여 사용하는가?

 

이런 질문을 받고 나니 확실히 어떤 목적으로, 어떤 이점이 있기에 Firmata를 사용하고 라즈베리파이와

아두이노를 연동하려고 했는지 다시 한번 고민해보게 되었다. 아무리 작고 개인적인 프로젝트라 하더라도

역시나 대충, 어물쩡, 설렁설렁 하면 안되겠다고 새삼 깨달았다. 오늘은 위 두 질문에 대한 답을 찾는

것으로 시작을 해보고자 한다.

 

왜 Firmata를 사용하는가?

 

어찌보면 이 질문의 답은 명확하다. 대략 세 가지 정도로 추려보자면

 

1. 검증받은 프로토콜의 사용

지난 시간에도 언급했듯이 디지털 기기간에 통신을 하기 위해서는 프로토콜이라는 규약을 만들고 지킬 

필요가 있다. 하지만 프로토콜을 설계하고 구현한다는 것이 그리 만만한 작업은 아니다. 때문에 이미

검증된 MIDI Message Format을 이용하여 안정적으로 구현된 프로토콜을 사용할 수 있다는 것은

큰 이점이 될 것이다.

 

2. 다양한 기기 및 언어 이용

프로토콜이 명확하게 정의되어있기 때문에 이 프로토콜 구현만 제대로 한다면 어떤 언어로든 아두이노를

제어할 수 있다. Firmata Protocol git 페이지에 가보면 다양한 언어로 구현된 Firmata 클라이언트

링크를 볼 수 있다. 또한 시리얼 통신만 가능하다면 PC 뿐만 아니라 모바일 기기에서도 아두이노를 제어할 수

있다.

 

3. 사용의 용이성

Firmata Client 프로그램들은 이 프로토콜을 손쉽게 이용할 수 있도록 API가 잘 구현되어있다. 따라서

적절한 API를 가져다 쓰기만 한다면 웬만한 아두이노 컨트롤은 손쉽게 수행할 수 있다. 게다가 아두이노에는

Firmata 라이브러리만 올려두면 추가적인 프로그래밍이나 스케치 업로드등을 할 필요도 없어 오직 호스트

PC(혹은 모바일 기기)에서만 개발자에게 익숙한 클라이언트로 프로그래밍하여 제어할 수 있다.

 

이렇게 Firmata는 아두이노를 활용하는데 많은 이점을 주는 라이브러리라고 할 수 있다.

 

왜 라즈베리파이와 아두이노를 연동하여 사용하는가?

 

이 질문은 사실 많은 고민을 하게 만들었다. 라즈베리파이도 이미 충분한 수의 GPIO 핀이 있는데 굳이

아두이노를 연결해서 사용하는 이유는 무엇일까? 라즈베리파이와 아두이노 연동, 시리얼 통신 등으로

검색을 해보면 많은 자료들이 검색되지만 정작 왜 연동을 하는지 그 목적에 대해 설명한 자료는 거의

없다. 그저 기술적인 호기심 때문만은 아닐텐데…

 

하지만 내 개인 프로젝트에 국한했을 때는 이러한 구성에 의문을 가질 수 있지만 일반적인 상황에서, 또는

아두이노를 중심에 둔다면 이러한 구성이 충분히 합리적이라는 것을 알 수 있다.

 

1. 원격 센서 제어

호스트에서 원격으로 어떤 센서로 측정된 값을 가져와 연산을 하여 처리한다고 했을 때 당연히 원격 센서는

아두이노를 사용하는 것이 가격적인 측면에서 합리적일 것이다. 라즈베리파이는 호스트로서 수신된 데이터를

연산하기만 하면 된다.

 

2. 하드웨어적인 차이

원격이 아닌 같은 모듈 내에서 사용을 하더라도 라즈베리파이와 아두이노의 하드웨어적인 차이에 의해 함께

연동하여 사용할 수 있을 것이다. 가장 큰 차이라면 역시나 GPIO인데 아두이노에는 라즈베리파이에 없는

Analog PIN이 별도로 있으며, 작동 전압도 라즈베리파이가 3.3v 인 반면 아두이노의 경우 3.3v와 5v용을

선택하여 사용할 수 있고, 핀당 사용 가능한 전류도 라즈베리파이가 16mA인 반면 아두이노는 40mA까지

사용할 수 있다. 이러한 특성상 비록 라즈베리파이에 40여개의 GPIO가 있지만 아두이노를 연동해서 사용

하는 것이 더 나은 경우도 있을 것이다.

 

하드웨어에 대한 정보들은 간단하게 아래 내용을 참고하면 될 것이다.

 

The operating voltage of the GPIO pins is 3.3v with a maximum current draw of 16mA. This means that we can safely power one or two LEDs (Light Emitting Diodes) from a single GPIO pin, via a resistor. But for anything requiring more current, a DC motor for example, we will need to use external components to ensure that we do not damage the GPIO. 

-

출처 : https://www.tomshardware.com/reviews/raspberry-pi-gpio-pinout,6122.html

 

아두이노 우노의 사양

 

위의 내용을 감안해 본다면 분명히 라즈베리파이와 아두이노를 연동하여 사용해야 하는 것이 더 유용한 경우도 

있을 것이다. 

 

Firmata의 한계

 

하지만 100% 좋은 것이 어디 있으랴.

내 구미에 맞게 커스터마이징해야 하는 경우라면 Firmata는 결코 답이 아니다. 사실 모든 라이브러리나 

프레임워크가 다 동전의 양면이 아니던가? 쉽고 편하게 사용하기 위해 적용은 하지만 정작 중요하게 

커스터마이징해야 할 때 상당히 곤란한 상황에 직면하는 경우가 적지 않다.

 

지난 포스팅에서도 언급했듯이 나역시 PCA9685 PWM 서보모터 드라이버를 Firmata 상에서 사용하려고

했으나 이와 관련된 프로토콜은 정의되어있지 않기 때문에 대안을 찾기 위해 열심히 소스 코드를 뜯어보고 

있다…ㅠ.ㅠ 해결책에 한걸음 다가갔나 싶으면 비트 연산들이 줄줄이 나와 java 프로그래밍을 위주로 해온

나에게는 결코 쉽지 않은 작업이다…ㅠ.ㅠ

 

이 부분은 글을 이어 나가면서 극복해보도록 하겠다. 

 

정리

 

원래 이번 포스팅부터 코드 분석을 들어갈 예정이었으나 위의 질문들은 프로젝트를 수행하는데 있어서 분명

중요한 시사점이 있기 때문에 집고 넘어가는 것이 좋겠다고 생각했다. 그리고 이 글을 정리하기 위해 적잖이

검색을 하고 자료를 찾아보았지만 위와같은 근본적인 질문에 대한 명쾌한 답변은 찾기가 쉽지 않았다.

 

결국 몇몇 글들과 나름의 지식을 기반으로 글을 적기는 했지만 아직도 객관적인고 명확한 근거는 모자라지 

않나 하는 아쉬움이 있다. 이 부분은 앞으로의 숙제가 될 것 같다.

 

이제 예정한대로 다음 포스팅 부터는 Firmata Client와 라이브러리 그리고 예제 코드를 통해 Firmata에 

대해 조금 더 구체적으로 알아보도록 하겠다.

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로봇을 제작하면서 전자부의 구성은 라즈베리파이 + 아두이노를 사용하기로 계획했다.

일단 사양과 활용도가 높은 라즈베리파이로 각종 데이터 분석과 추후 AI를 위한기능들을 구현하고

실제 구동부의 동작은 아두이노로 제어를 하는 구조다. 물론 요즘 새로 출시된 아두이노들은 웬만한

ML 처리는 가능하지만 아무래도 활용도라든지 관리 차원에서는 라즈베리파이가 조금 더 접근하기

쉬운 것은 사실이다.

 

게다가 일반적인 아두이노 호환 컨트롤러들은 워낙에 저가여서 모터나 센서 등을 조합해서 다양한

구동부를 만들고 이것을 라즈베리파이와 연동한다면 다양한 형태의 로봇이나 차량 혹은 드론을

만들 수 있을 것이라 생각했다. 그래서 프로젝트 이름도 MORS(MOdular Robot System)이라고

지었다.

 

계획은 세웠으니 이제 구현만 하면 되는데…라즈베리파이와 아두이노를 어떻게 연결하는 것이 좋을까?

아직 한번도 해본 적이 없는 구성이라 일단 열심히 검색을 해보았다.

 

일단 가장 기본적으로 알 수 있는 방법은 우리가 PC에서 아두이노 스케치를 개발하듯이 라즈베리파이를

호스트 PC로 만들고 거기서 스케치를 코딩하고 아두이노에 업로드하여 동작하도록 하는 것이다. 하지만

이 방식으로는 아두이노의 PIN에 대해 라즈베리파이가 직접 컨트롤 할 수 없다는 문제가 있다. 즉, 라즈베리

파이가 사용자의 신호를 받았을 때 그 신호를 실시간으로 아두이노에게 전달해야 하는데 이 방식으로는

그것이 불가능하다. 

 

사실상 라즈베리파이와 아두이노가 따로 노는 상황

 

그렇다면 라즈베리파이와 아두이노의 역할을 아예 분리하는 방식을 생각해볼 수도 있다. 라즈베리파이는

부하가 큰 데이터나 ML 처리의 연산만 담당하고 아두이노는 모터나 센서등의 동작을 담당하는 식이다.

하지만 이렇게 되면 사용자가 라즈베리파이와 아두이노를 이원화 하여 컨트롤해야 하고 또 다수의 아두이노

기반 구동부를 연결하는 경우 구조가 매우 복잡해진다(사실 첫 번째 경우와 동일한 케이스인데 다만

아두이노쪽에 사용자와 통신할 수 있는 모듈(ESP, 블루투스, nRF 등)을 추가하여 아두이노를 별도로

제어한다는 점이 다를 뿐이다).

 

쌍둥이를 키우는(?) 입장이랄까?

 

그러다 찾아낸 것이 바로 Firmata이다. 앞으로 얼마간 이 Firmata에 대해 알아보고자 한다.

 

바로 이거지~

 

이 글은 비록 개발자로 일하고 있지만 태생이 문돌이인 블로그 주인의 글이니 보다 정확한 자료를 원하시는

분들은 아래 링크로 이동하여 참고하시면 되겠다. 다만 영어의 압박은 감수하셔야…

 

Firmata 문서 Git : GitHub - firmata/protocol: Documentation of the Firmata protocol.

 

Firmata는 프로토콜이다.

 

프로토콜은 잘 아시다시피 하나의 규약이다. 통신을 할 때 지켜야 할 약속으로 우리가 가장 잘 알고있는

프로토콜은 바로 워키토키를 이용하여 통신을 할 때 자신이 할 말을 마쳤으니 상대방이 말하라고 하는

의미의 “오버”를 들 수 있겠다.

 

하지만 디지털 장치로 그 영역을 옮겨오면 그렇게 단순하지는 않다. 위의 예도 사람의 입장에서 적으니

단순하게 보일 뿐 실제 워키토키가 처리하는 것은 디지털화 된 음성 데이터를 두 대의 워키토키 사이에

전달하기 위해 채널을 확인해야 하고 데이터의 순서나 손실 여부를 체크해야 한다. 이 역시 중요한 부분만

언급했을 뿐 실제로는 더 많은 내용이 오고 갈 것이다.

 

아주 간단한 프로토콜

 

이렇게 디지털 기기에서 양자간에 데이터를 주고받기 위한 규칙을 프로토콜이라고 한다. 우리가 잘

아는 TCP/IP, SMTP, HTTP, FTP 등이 모두 프로토콜이며 각각의 목적에 따라 그 규칙이 모두 다르다.

지금 공부하고자 하는 Firmata 역시 이러한 프로토콜이며 Firmata의 목적은 호스트 컴퓨터와 마이크로

컨트롤러간에 직접 통신을 할 수 있도록 하기 위한 것이다.

 

Firmata는 midi message format을 기반으로 만들어졌다고 하는데 일단 midi message format이

무엇인지까지 파고드는 것은 범위가 너무 넓어지므로 관련 링크만 걸어두겠다.

 

Official MIDI Specifications : Specs

 

여기서 midi란 우리가 잘 알고 있는 디지털 악기가 맞다(Musical Instrument Digital Interface)

 

Firmata의 구성 - 소프트웨어 관점에서

 

Firmata는 호스트 PC쪽의 Firmata Client와 마이크로컨트롤러쪽의 Firmata 라이브러리로 구성

되어 있다. 

 

Firmata Client의 경우 웬만한 언어는 모두 사용 가능한데 대표적으로 Python, java, javascript로부터

iOS, Android까지 모두 사용 가능하다. 또한 각 언어로 구현된 클라이언트도 각각의 특성에 따라 여러

버전이 있어 필요에 따라 선택하여 사용 가능하다.

 

아두이노 라이브러리는 말 그대로 아두이노에서 사용 가능한 라이브러리 형태로 되어있으며 가장 기본적인

라이브러리는 아두이노 스케치의 예제에 포함이 되어있다. 파일 > 예제 > Firmata 항목으로 들어가면 

다양한 Firmata 목록을 볼 수 있는데 가장 기본적인 것은 StandardFirmata이다.

 

아두이노 스케치에서 Firmata 라이브러리 불러오기

 

아두이노에 Firmata 스케치를 업로드하고 클라이언트에서 API를 호출하면 Firmata 프로토콜을 통해

아두이노의 해당 API가 호출되는 식이다(자세한 것은 다음에 소스 분석을 통해 알아보겠다).

 

Firmata의 구성 - 프로토콜 관점에서

 

앞서도 이야기 했듯이 프로토콜이란 통신을 위해 지켜야 할 일종의 약속이다. 즉 FirmataClient에서

약속된 형태의 데이터를 전달해야 아두이노의 Firmara 라이브러리에서 데이터를 받아들이고 처리할 수

있다. 이러한 약속들은 아래 문서에 정의되어 있다.

 

Firmata protocol : protocol/protocol.md at master · firmata/protocol · GitHub

 

 

문돌이들의 경우 몇몇 개념이 헷갈릴 수 있으나 이 약속을 지키기 위한 대부분의 처리는 이미 API로 모두

구현이 되어있으며 다양한 샘플도 존재하니 그저 API를 호출해서 사용하면 된다. 조금 더 이해의 폭을

넓히자면 이 약속이라는 것이 그저 API 호출 시 넘겨주어야 할 파라미터를 정의하는 것이라 생각하면

조금 더 이해가 쉬울 것이다.

 

예를들어 위 링크된 문서의 Message Type 중 set digital pin value라는 항목을 살펴보자

테이블을 보면 우선 command 항목은 0xF5이다. 즉, 아두이노의 특정 디지털 핀에 값을 전달하기 

위해서는 0xF5라는 값으로 시작하는 데이터를 보내야 한다. 다음 열은 비어있고 세 번째 열에

1~127 사이의 핀 번호를 입력해야 하고 마지막으로 1 또는 0으로 해당 핀에 전달할 값을 지정해야

한다. 만일 9번 핀에 디지털 신호를 보내기 위해서는 0xF5, 9, 1 또는 0xF5, 9, 0으로 구성된 3개의

데이터를 보내면 되는데 command에 해당하는 값들은 상수로 지정하여 API에서 처리를 해주므로

실제 API를 호출할 때는 command를 제외한 9, 1 또는 9, 0만을 파라미터로 하여 다음과 같이

보내면 된다.

 

digital_pin_write(pin, 1) 
digital_pin_write(pin, 0)

 

이 중에서 특히 중요한 것이 Sysex Message Format인데 이 부분은 다음 포스팅에서 다뤄보기로 하겠다.

 

정리

 

사실 Firmata에 대해 굳이 이렇게까지 알지 않아도 대충 예제를 보면서 구현하는 것은 그리 어렵지 않다.

그런데 로봇을 만들면서 서보모터를 컨트롤하는데 I2C 기반으로 통신을 하는 PCA9685 PWM 서보모터

드라이버를 사용하려고 보니 아두이노에서 전용 라이브러리를 사용해야 하고 Firmata에서는 이러한 특정

라아브러리에 대한 message format까지 모두 지정해놓은 것은 아니라서 현재로서는 사용이 어렵다.

결국 어떻게 커스터마이징 좀 안될까 하고 조금 더 파고들어가 보기로 한 것이다.

 

물론 다른 방법으로는 I2C에 대한 message format은 정의가 되어있으므로 관련 API를 이용해서 제어하는

방법도 있을 것 같은데 그 또한 그리 만만하지는 않을 것 같아서 우선은 Firmata쪽을 보기로 하였다. 만일

이 시도가 실패한다면 아마도 I2C를 이용한 PCA9685 제어에 도전하게 될지도 모르겠다.

 

다음 포스팅에서는 Sysex Message Format에 대해 알아보고 본격적으로 API와 샘플코드에 대한 분석을

진행해보고자 한다. 

 

#블로그/로봇개발

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2020/07/28 - [로봇] - 인생 프로젝트 시작 - MORS(4족보행로봇) 프로젝트 #4 다리 제작

2020/08/16 - [로봇] - 인생 프로젝트 시작 - MORS(4족보행로봇) 프로젝트 #5 조립 완료… 그러나…

 

지난 포스팅으로부터 꽤 많은 시간이 흘렀다. 역시나 3D 프린팅에서 많은 시간을 잡아먹었고 게다가 공차를

고려하지 않아서 재출력을 하거나 조립 중 부품이 파손되어 재출력을 하는 경우가 다수 발생하다보니 더 만은

시간이 걸린 듯하다.

 

몸통 외장 장갑 뿐만 아니라 다리 장갑도 모두 출력되어 입혀야 하는데 워낙 작업 공간이 부족하다보니 일단

기존 작업한 것들을 대충이라도 정리를 해 놔야 조립 마무리를 할 수 있을 것 같다….ㅠ.

 

요것이 나의 작업대…ㅠ.ㅠ (사진 속의 로봇은 4년 전 만들었던 로봇)

 

사실 몸통부에도 꽤 많은 기믹을 구현할 예정이었으나 계획적인 설계 후 만든 것이 아니고 그때그때 주먹구구

식으로 만들다보니 공간의 부족, 기구부간의 충돌 등으로 제대로 구현하지 못했고 겨우겨우 측면과 측면의 

상하단만 열렸다 닫혔다 하는 정도로 구현해보았다.

 

이래 저래 자세한 기록을 남길만한 내용도 없고 해서 오늘은 그냥 쉬어가는 의미로 몇 개의 동영상과 다수의 

사진을 갤러리 처럼 모아봤다. 가볍게 보아주셨으면 한다~

 


 

 

 

유독 예만 유튜브 링크가 안먹어서 티스토리 동영상으로 올림...-.-

 

 

 


 

설계 미스의 참사들...첫 번째 사진은 튀어나온 부분에 렌치볼트 대가리가 걸려서 볼트를 박을 수가 없음...-.-

두 번째 사진은 검은 렌치볼트 위치를 생각못하여 우측의 그릴을 씌우지 못했음...ㅠ.ㅠ

 

 

 


정리

전체적으로 아직 촬영이 서툴다보니 부족한 부분이 많다. 게다가 3D 출력물들도 따로 다듬지를 않다보니 거미줄도

많이 보이고...어찌보면 무슨 유령선 같기도 하고...암튼 여러모로 부족하다...ㅠ.ㅠ

 

일단 기구부는 모두 완성을 했다. 다만 앞서 말한대로 다리 부분의 장갑은 아직 입히지 않은 상태이고 다리와 몸통

또한 아직 연결 전이다. 기구부가 마무리되면 본격적으로 전자부의 구성과 드디어 프로그래밍의 시작이다.

 

프로그래밍이 시작되면 다시 본격적으로 과정을 공유하도록 하겠다. 일단 간단하게 라즈베리파이와 아두이노

그리고 서보모터 드라이버와 스텝다운 컨버터 등을 배치한 사진으로 오늘 포스팅은 마무리 한다(책상 위의 먼지는

양해를...ㅠ.ㅠ).

 

 

 

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이 프로젝트를 RESTART한 것이 올해 5월 17일… 거의 3개월 전이다.

그동안 상당히 많은 부품을 모델링하고 출력하고…또 일부는 출력대행을 맡기고…

테스트를 위해 조립하고… 잘못된 설계를 바로잡고… 다시 출력하고…

 

최근에는 3D 프린터의 유해성(정확히는 3D 프린팅 과정에서의 유해물질 배출) 논란으로 인해

심리적 부담까지 가지면서 나름 열심히 달려왔다. 출력 대행을 맡긴 2개의 부품도 사실은 바로 

이 유해성 논란이 찜찜해서 가장 출력 시간이 긴 2개를 맡긴 것이었다. 그 이후 미봉책으로 소형

공기청정기를 3D 프린터 옆에 두고 프린팅 할 때마다 켜놓고 있기도 하다.

 

아무튼 오랜 시간과 노력을 기울여 드디어 모든 부품이 출력 완료 되었고 이제 조립을 하는 일만

마무리하면 절반 이상은 끝나는 것과 다름 없다.

 

출력된 부품들과 간단한 조립 과정

 

출력된 부품은 대략 100여개이며 출력 후 공차가 맞지 않아 다시 출력한 것들만도 10여개는 될

것같다. 또한 3D 프린팅이 아닌 기성품을 사용한 것으로 서보모터 외에 RC용 링크 로드와 서스펜션을

사용하였다. 아래 사진은 일부 테스트를 위해 조립된 것을 포함한 부품들이고 출력 대행을 맡긴

몸체 2파트는 빠진 부품들이다.

 

 

그리고 출력 대행을 맡긴 부품들은 몸통을 구성할 부품으로 아래와 같다. 상단부는 무게 감소와

다양한 장치를 부착할 수 있도록 트러스 구조 비슷하게 만들어보았다. 구조가 이렇다보니 출력대행을

맡길 때에도 아예 출력을 못하겠다는 곳도 있었고 수 십 만원의 견적을 내는 곳도 있었는데 다행히

좋은 분을 만나 괜찮은 품질로 전달을 받았다(구조상 서포터가 붙은 아래쪽의 품질은 포기할 수밖에

없는 상황이었다).

 

 

애초에 크기가 예상보다 많이 커졌다는 것은 짐작하고 있었지만 모든 부품을 받아보고 나니 더욱

실감이 날 수밖에 없었다…-.-

 

조립은 테스트용 다리 하나가 이미 만들어진 상태에서 동일한 부품들을 조립하는 것이라 초반 진행은

그리 어렵지 않았다. 다만 처음부터 끝까지 힘들게 한 것은 아슬아슬하게 공차가 맞지 않는 부분들을

줄로 갈아내고 드릴로 뚫고 하는 부분이 어려웠고 손잡이가 따로 없는 육각렌치로 작은 나사들을

조이다보니 오른손 엄지와 검지가 고생을 좀 많이 했다…ㅠ.ㅠ

 

 

이렇게 각각의 부분들이 조립된 상태가 아래 사진과 같다.

 

 

조립 완료…그러나…

 

드디어 조립이 완료되었다! 전체 부품이 확보된 이후 조립 완료까지는 하루에 3~4시간 씩 대략 2일 정도가 걸려

그리 오래 걸리진 않았다.

 

 

그래도 제대로 된 설계 없이 하나의 부품을 디자인하고 거기에 연결되는 다음 부품을 디자인하는 식으로 두서

없이 디자인 한 것치고는 제법 그럴싸한 비주얼이었다. 다만 여러차례 언급했듯이 무식하게 커진 크기와 그 

크기에 걸맞는 어마어마한 무게가 걱정스러울 뿐… 무게는 대충 따져도 3Kg을 넘는 무게였다(지난 포스팅

내용 중 다리 하나의 무게가 대략 580g이라는 내용을 적은 적이 있다).

 

포스팅을 공유했을 때 많은 분들이 현재 사용하고 있는 SG90 서보 모터로는 토크가 부족할 것이라고 우려를

해주셨는데 역시나 아무리 각 다리별로 2개씩 총 8개의 서보모터가 지지를 한다고 해도 SG90으로는 택도 

없었다. 결국 로봇은 주저앉았고 한쪽 다리에서는 서보모터 지지대까지 파손되었다…ㅠ.ㅠ

 

 

결국 고관절쪽 서보모터들은 좀 더 상급의 모터로 교체를 할 수밖에 없는 상황이 되었고 그나마 다행인 것은 

새로운 서보모터 브라켓 정도만 새로 모델링하면 큰 수정 없이 보완이 가능하다는 것이다.

 

정리

 

아마도 내가 공돌이 출신이라면 이지경이 되기 전에 보완을 했으련만…결국은 맛을 봐야 똥인지 된장인지

구분할 수 있는 어설픈 실력으로 너무 무리한 프로젝트를 진행한 것은 아닌가 싶은 생각마저 든다.

 

하지만 불행중 다행으로 아무생각 없이 나중에 쓸 곳이 있겠지 하며 뚫어 놓은 나사 구멍 덕분에 보완하는

데는 큰 무리가 없을 것 같아 얼마나 다행인지 모른다.

 

 

일단 체력 소진으로 당장은 진행도 못하겠거니와 새로운 모터 사이즈에 맞는 브라켓을 모델링 해야 하기 

때문에 로봇은 다시 일부 분해하여 수면 모드로 작업 책상(나의 사랑스러운 토마스 책상~)에 올려놓았다.

어서 기력을 회복하여 다음 작업을 진행해야겠다.

 

  1. 2020.10.10 14:47

    비밀댓글입니다

    • 2020.10.11 13:57

      비밀댓글입니다

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내가 아두이노를 처음 접한 것이 2016년 5월 이었다. 그리고 내 인생에는 새로운 세상이 열렸고, 나의 학문적
정체성이 그 실체를 드러냈다. 나는 문돌이의 탈을 쓴 공돌이였음을 커밍아웃 할 수밖에 없었다.

 

처음 아두이노를 접한 후 지금까지 꽤나 굵직한 개인 프로젝트를 많이 시도하였다. 하지만 안타깝게도 그나마 성공
했다고 할만한 프로젝트는 2018년 2월달에 만들었던 온도/습도/먼지 측정기 정도이고 그 외에는 모두 끝을 보지
못했다. 대략 다음과 같은 시도들이 있었다.

 

  1. 2016년 6월 ~ 2017년 1월 : 4족 보행 로봇 만들기

  2. 2017년 7월 ~ 2017년 10월 : 싱글콥터 만들기

  3. 2019년 1월 ~ 현재 : 미니 드론 만들기

싱글콥터 만들기를 진행할 때까지는 3D 프린터도 없어서 온갖 잡동사니를 사다가 자르고 붙이고 하면서 참 고생도
많이 했다. 물론 3D 프린터를 마련한 후에도 모자라는 모델링 실력에 사실상 직접 출력해서 쓴 것보다 출력 대행을
맡긴 것이 더 많긴 하지만…ㅠ.ㅠ

 

아무튼 이렇게 진행한 프로젝트들이 비록 그 끝은 보지 못했지만 아마도 이제 시작할 인생 프로젝트의 밑거름이 
되려고 존재했던 것이 아닌 가 하는 생각이 든다. 바로 그런 실패를 통해 오늘부터 시작할 이 프로젝트의 
아이디어가 탄생한 것이나 다름 없으니 말이다(매우 강한 아전인수인가…-.-)

 

물론 이제 시작할 이 프로젝트의 컨셉이나 아이디어가 전혀 새로운 것은 아니다. 하지만 몇몇 측면에서는 분명 
조금은 새로운 시도라 할 수 있을 것 같다(진정한 판단은 이 글을 읽는 분들이 해주시길…^^).

 

프로젝트의 명칭 - MORS

이 프로젝트의 명칭은 MORS이다. MOdular Robot System의 약어이다. 뭔가 그럴듯한 명칭을 생각하고자
했지만 약어를 만들고 보니…Mors란 영어권에서는 “죽음”, “죽음의 신”, 라틴어로는 “죽음”, ”시체”, “끝”, “파멸”
등 굉장히 불길한 의미를 지니고 있었다. 그나마 독일어에서는 “신화”라는 의미가 있으며 라틴어 숙어인 Mors 
sola는 “죽음이 갈라놓을 때까지”라는 조금은 애절한 의미가 있었다. 이 중 쓸만한 것은 역시 독일어의 “신화”가
아닐까. “신화가 될 프로젝트”라…나름 괜찮네…

 

하지만 역시 중요한 것은 풀네임이 의미하는 바이다. 바로 “모듈형 로봇 시스템”이라는 개념 말이다.

 

Concept

핵심 컨셉은 바로 모듈의 “사용자화”와 “공유”이다. 즉, 사용자가 모듈을 직접 만들고 이 것을 오픈소스화 하는
것이다.

 

사실 “모듈형”이라는 개념은 하나도 새로울 것이 없다. 이미 많은 로봇들이 모듈형으로 제작되고 있다. 특히나 
교육용 로봇들의 다수가 모듈형으로 만들어지고 있다. 따라서 “모듈형”이란 개념은 어찌보면 오히려 상투적인 
개념에 더 가깝게 느껴지기까지 한다.

 

다양한 모듈형 로봇들

 

하지만 이런 로봇들은 대체로 모듈들이 ready-made로 이미 생산 당시 각 모듈에 부여된 기능을 활용하는
정도로 확장성은 그리 높지 않다는 아쉬움이 있다. MORS는 바로 이점에 착안하여 모듈들을 사용자가 직접
만들어 활용할 수 있도록하고 또 이렇게 만들어진 모듈을 오픈소스화 하는 것이 주 목적이다.

 

물론 이렇게 할 경우 사용자의 기술적 이해도나 숙련도가 더 높아지는 장애가 발생을 한다. 아두이노에 대한
지식 뿐만 아니라 BASE에서 모듈을 제어하기 위한 프로그래밍도 필요하기 때문에 어느 정도의 프로그래밍
지식도 필요로 하게 될 것이다.

 

디자인

MORS의 핵심은 라즈베리파이가 장착된 BASE이다. 아래의 그림들은 BASE의 구성도이며 다양한 모듈을
다양한 형태로 연결 가능하도록 하기 위해 8각형의 형태로 만들었다.

 

이 BASE는 2개의 레이어로 구성이 되어있으며(물론 추후 확장될 수도 있다), 각각의 레이어는 다음과 같이
구성되어있다.

 

레이어 1

우선 앞서 말한대로 BASE에는 라즈베리파이가 1대 장착되어있고 모듈을 USB로 연결하게 될 경우 기본
4개의 USB 포트를 확장하기 위해 USB 확장 Hat 2개를 배치하였고 모듈을 I2C 방식으로 연결하거나
혹은 모듈에 라즈베리파이를 통해 전원을 공급할 경우를 위해 소형 bread board를 올렸다.

 

 

레이어2

두번째 레이어에는 전원과 관련된 부품들이 배치가 되는데 기본적으로 배터리가 장착이 되고 또 모듈쪽
부품들이 다양한 전압을 사용할 수 있도록 2개의 step-down converter를 두어 2종류의 전압(기본은
6V와 12V)을 사용할 수 있게 하고 다수의 모듈에 전원을 공급하기 위해 2개의 배전반을 배치하였다.

 

 

Connector

마지막으로 BASE와 모듈간의 통신 및 전원 공급을 위한 커넥터 구성이다. 우선 데이터 통신을 위해서는
USB와 I2C 2가지의 방법을 선택 가능하도록 하여 USB 커넥터를 위한 홀과 I2C를 위한 일반 점퍼선용
홀을 두었다. I2C로 연결을 하는 경우에는 모듈쪽 보드에 별도의 전원 인가가 필요하므로 전원 공급용 점퍼
선도 함께 사용한다. 또 모터 등 직접 별도의 전원을 인가해야 할 경우를 위해 2개의 전원 포트용 홀을 두었다.

 

 

Modules

모듈은 전적으로 사용자가 직접 만들게 되므로 고정된 형태가 없다. BASE는 기본적으로 8개의 모듈을
연결할 수 있도록 만들어져 있으나 이 것은 표면적인 형태일 뿐이고 사용하기에 따라서는 작은 모듈 8개를
BASE에 연결하는 형태가 아닌 커다란 모듈에 BASE를 장착하는 형태로 운용할 수도 있다. 모듈은 
기본적으로 아두이노 프로 미니 보드를 베이스로 만들 수 있으며 라즈베리파이와 USB 연결이 가능한
보드라면 어떤 것이든 사용이 가능하다.

 

모듈 제어

라즈베리파이로 아두이노를 제어하는 방법은 일반적으로 2가지를 생각할 수 있다. 

 

첫 번째는 USB로 연결하여 Firmata 라이브러리를 이용하는 방법이다. 이 방법은 라즈베리파이에서 
아두이노의 포트를 직접 제어하는 방식으로 USB로 연결하므로 전원 문제가 자동으로 해결되고 또 모듈쪽에 
별도의 프로그래밍이 필요 없다는 장점이 있다. 다만 라즈베리파이에서 몇개까지의 아두이노를 USB로 
연결하여 제어할 수 있는지는 확인이 필요하다. 일단 8개까지 연결해보려고 계획 중이다. 

 

 

두 번째는 I2C 방식으로의 연결이다. 이 방식은 BASE의 라즈베리파이에서는 사용자의 원격 조종기 신호만
받아들여 이 신호를 모듈쪽으로 전달만 하고 실제 기능은 각 모듈의 프로그램들이 전달된 신호에 따라 수행
하게 되는 방식이다. 일단 상당히 많은 수의 모듈을 연결할 수 있기는 하지만 모듈쪽에 별도의 전원을 인가
해주어야 하고 또 각각의 모듈에 프로그래밍을 해야 한다는 단점이 있다.

 

 

우선은 연결의 편의성과 라즈베리파이에서만 프로그래밍을 하면 된다는 점에서 USB 연결을 우선으로 
생각하고 있다.

 

운용

이미 앞에서 상당부분 언급을 하였지만 MORS는 BASE에 사용자가 직접 만든 모듈을 연결하여 동작을
시키는 방식이다. 모듈은 바퀴가 달린 형태일 수도 있고 로봇 다리의 형태일 수도 있고 드론의 프로펠러가
될 수도 있으며 방수 처리가 된 모듈로 수상용 모듈이 될 수도 있다. 아주 가볍게는 선풍기 모듈 하나 붙여
책상 위에 올릴 수도 있을 것이다^^.

 

더불어 사용자가 원한다면 본인이 개발한 모듈을 공유할 수 있도록 할 것이다. 3D 프린팅된 모듈용 프레임이
있다면 Thingiverse와 같은 플랫폼을 이용하여, BASE나 모듈의 프로그램들은 GitHub와 같은 플랫폼을
통하여 서로 공유할 수 있도록 하는 것이다.

 

공유 프로그램의 경우 라즈베리파이에 소형 모니터를 연결한 후 아래 이미지와 같은 사용자 인터페이스를 통해
온라인으로 직접 업데이트 할 수 있도록 개발할 계획이나 이 부분은 시간이 꽤 걸릴 것 같다. 아울러 여력이 
된다면 npm같은 플랫폼을 직접 만들어보고 싶기도 하다.

 

 

정리

앞서 말했듯이 이 프로젝트는 그동안 진행했던 개인 프로젝트들을 총 집대성한 프로젝트가 될 것이다.
규모 면에서는 상당히 부담이 되지만 그래도 앞서 했던 작업들의 연장선인 만큼 어느 정도 자신감은 있다.
하지만 어디 세상 일이란 것이 그렇게 단순하기만 하던가. 중간에 어떤 문제가 어떻게 닥쳐올 지는 아무도
모르는 일…-.-

 

당장에 BASE 프레임을 3D 출력해야 하는데 내가 가지고 있는 3D 프린터는 너무 사이즈가 작아 출력이 
어렵고(분할하기도 쉽지 않은 형태라) 결국 출력 대행을 해야 하는데 이것 또한 비용이 만만치 않다…ㅠ.ㅠ
그래도 결국은 돈을 쓰고 말겠지만…

 

우선은 BASE를 빨리 만들고 첫 번째 모듈은 4족 보행 로봇용으로 만들려고 한다. 사실 바퀴가 달린 형태가
구현이 훨씬 쉽겠지만 애초에 4족보행 로봇을 재시도 하려다가 탄생한 프로젝트이다보니 일단은 로봇
쪽으로 시작을 해보려고 한다.

 

어쟀든 BASE 프레임을 출력 대행 맡기더라도 다음 주 월요일에나 배송이 가능하다니 다음 포스팅은
다음주 주말이나 될 것 같다. 부디 계획대로 잘 진행되길…

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2019/01/13 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #1

2019/01/21 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #2

2019/03/03 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #3

2019/03/11 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #4

2019/03/31 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #5

2019/06/09 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #6

2019/07/20 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #7

 

한동안 드론 작업을 못했다.
늘 그렇듯 관심사가 사방팔방으로 뻗치는 나로서는 당연하다면 당연한 일…-.-


최근에는 다시 4족 보행 로봇을 준비하고 있어 여러가지 부품도 사모으고 머릿속에서는 어떤 식으로 설계를
할 것인지에 대한 생각이 떠나질 않는다. 게다가 OpenCV 공부도 시작하여 책볼 시간도 할애를 해야 하고
아직 시작은 못했지만 곧 실습도 해봐야 하고…자연스레 진척이 더딘 드론 만들기는 뒷전이 되어 가고 있었다.

 

그래도 끝은 봐야겠기에 지난 2주동안 프레임도 새로 만들고 로드킬 당한 동물같은 처참한 모양이나마
조립도 하여 테스트를 해보았으나…어마어마한 중량(배터리 포함 무려 170g…ㅠ.ㅠ)으로 실패하고 말았다.
오늘은 간단하게 실패 영상이나 하나 올리고 마치려고 한다…-.-

 

진행 경과

 

지난 포스팅에서 일단 헤더핀을 모두 부착하고 점퍼케이블로 연결하여 겨우 모터를 정상적으로 돌리는데 성공을
하였다. 그 후 최초로 만들었던 회로에서 테스트했을 때 잘 안되었는데 계속 만지작대다보니 어느 순간 모터가
돌기 시작했다. 그래서 일단은 최초로 만든 회로를 프레임에 장착하기로 했다.

 

최초 만들었던 회로

 

프레임은 프로펠러 가드를 포함한 모양으로 만들었는데 사실 이 부분 때문에 무게가 폭증하였다. 
프레임은 123D Design으로 모델링하고 3D 프린터로 출력을 하였는데…출력 소음이 아이들 공부하는데 방해
된다는 클레임이 들어와 울며 겨자먹기로 출력 대행업체에 의뢰를 할 수 밖에 없었다…이 무슨 자린고비 굴비같은
상황인지…ㅠ.ㅠ

 

123D Design으로 모델링한 프레임

 

이렇게 우여곡절 끝에 조립을 하였지만 서두에 언급한대로 무게가 무려 170g…보통 미니 드론들이 40~50g
정도인 것을 생각하면 애초에 이녀석이 날 수 있을 것이란 기대는 안드로메다로 날아간 것이다…-,.-

그래도 일단 만들어는 놓았으니 돌려는 봐야겠지 않은가….


하지만 역시나…

 

 

추후 계획

 

일단 현재로싸는 무게가 가장 문제이기에 체중 감량에 중점을 두어 개선을 해야할 것으로 판단된다.
무게의 가장 큰 부분을 차지하는 자작 프레임은 과감하게 쓰레기통으로…ㅠ.ㅠ

 

그리고 처음 구입했던 Q100 타입의 드론 프레임을 다시 사용해야겠다. 그러려면 회로도 다시 납땜을
해야 한다. 이번에는 조금 더 차분하게 납땜을 해봐야겠다.

 

차선책으로는 모터를 바꾸는 것도 생각하고 있다. 사실 모터를 바꾸는 쪽이 조금은 더 수월할 것 같다.
아무래도 8520 코어리스 모터보다는 1106나 1406 정도의 BLDC 모터쪽이 추력이 더 강할테니…


물론 그렇게 되면 배터리 셀 수도 늘어나야 해서 배터리 무게와 또 ESC를 사용해야 하니 그 무게도
더해져서 무게가 더 늘어나긴 하겠지만 그정도는 커버할 수 있지 않을까 하는 계산이다(신빙성은 없다…-,.-).

일단은 이 2가지 계획을 순서대로 차근차근 진행해보자~

 

정리

 

뭔가 하나에 집중하지 못하는 성인 ADHD 환자같은 성격탓에 이 조그만 드론 하나에 몇달을 보내고 있다…ㅠ.ㅠ
하지만 느려도 황소걸음이라고 문제를 찾고 그 문제를 해결해가는 과정은 착실하게 진행되고 있다는 점에서는
나름 성취감을 느끼고 있다.

 

아직 원격 조정을 위한 소프트웨어 개발 문제가 남아있지만 일단 뜨는 것이라도 보면 속이 좀 후련하겠다…^^;;;
얼른 요 드론 놀이는 마치고 본격적인 로봇 개발을 시작하고 싶다. 사실 이 로봇 개발도 흔히 사람들이 선택하는
방법이 아니다보니 성공할 수 있을지 많이 불안하다. 하지만 뜻이 있는 곳이 길이 있나니!

 

더운 여름~
집구석에서 에이컨 쐬면서 드론하고 로봇이나 만들자~

  1. 1 2019.10.17 12:46

    이 드론 프로젝트 성공한 건가요~~? 포스팅 보면서 따라하고 있는데 결말이 안 나오네요ㅋㅋㅋ

    • 마즈다 2019.10.17 21:58 신고

      아...죄송합니다.
      아직 진행 중인데...
      갑자기 다른 아이디어가 떠올라서
      그거 작업하고 있네요^^;;;

  2. mnsh 2020.01.30 15:28

    글 전부 잘 읽었습니다! 저도 아두이노로 드론을 만드려고 이것저것 뒤져보다가 회로나 부품이 저랑 비슷한거같아 참고하려 들렀네요. 많은 도움이 되었습니다! 나중에라도 프로젝트가 더 진행되서 성공하셨음 좋겠네요

    • 마즈다 2020.01.31 13:09 신고

      관심 가져주셔서 감사합니다.
      제가 작년 하반기부터 프로젝트로 인해 진행을 거의 못했네요. 이제 프로젝트도 마무리 단계이니 슬슬 시작해야죠^^ 좀 더 좋은 내용으로 정리해서 공유하도록 하겠습니다~

  3. JOng 2020.09.15 23:43

    재밌게 잘 봤습니다!

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2019/01/13 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #1

2019/01/21 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #2

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2019/07/20 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #7

 

한동안 다른 짓거리를 하느라 드론은 손을 못대었다. 콩알만한 것이 금방 될 줄 알았는데 참 여러모로
속을 썪인다…ㅠ.ㅠ 게다가 남은 작업들이 계속 부품들을 교체해가면서 문제의 원인을 찾는 일이다 보니
한번 일을 하려면 맘먹고 시간을 내야하는데 아무래도 좀 더 쉽고 흥미로운 관심사에 우선순위를 뺐기기
일쑤다.

 

그래도 매주 주말이면 잠깐의 짬이라도 내서 조금씩 문제를 해결해 가고는 있지만 아직도 제대로 동작을
안하고 있다. 오늘은 오랫만에 그간의 진행 상황을 정리해보려고 한다.

 

새로운 회로의 구성


지난번 포스팅에서 언급했던 새로 주문한 모터는 4월 23일경 도착했다. 주문한 날짜는? 2월 19일…-.-
무려 2달 하고도 4일이 더 걸린 것이다. 게다가 레이서스타 8520 모터의 경우 4개씩 2세트를 주문했는데
모터 한 개가 증발하여 총 7개밖에 안왔다…ㅠ.ㅠ

 

그래도 와준 것이 어딘가 싶어 주섬주섬 브레드보드를 이용하여 새롭게 회로를 구성하고 테스트를 시작
하였다. 가장 먼저 모터 드라이버의 문제가 아닌가 싶어 다른 모터 드라이버를 이용해보았다. 우선은
가지고 있는 모터 드라이버 중 가장 눞은 출력을 가진 L298N 드라이버를 이용하여 모터를 연결하고
테스트를 해보았다.

 

하지만 여전히 모터까지 전류가 흐르기는 하는 듯 모터에서 찌르르 하는 소리는 들리는데 정작 모터가 
돌지 않는다. 일단 모터 드라이버의 문제는 아닌 것 같다.

 

다시 원래 사용했던 HR8833 기반의 초소형 모터 드라이버로 교체를 하고 여러가지 테스트를 해보았다.
여기서 발견한 것은 일단 모터 드라이버에 모터를 한 개만 연결하면 모터가 잘 돌아갔다. 하지만 하나의
드라이버에 모터를 2개 연결하는 경우에는 모터가 돌지 않았다.

 

브레드 보드를 이용한 구성

 

코드의 변경

 

처음 사용했던 코드는 딜레이 없이 모터 4개를 돌리도록 되어있었다. 하지만 아무리 작은 모터라도 처음
구동시에는 스펙상의 가장 큰 전류가 흐르기 때문에 이 코드로는 무리가 있지 않을까 하는 생각이 들었다.
그래서 코드를 다음과 같이 수정하였다.

 

const int MS1=3;
const int MS2=5;
const int MS3=6;
const int MS4=9;
  
void setup() {
	 pinMode(MS1, OUTPUT);
	 pinMode(MS2, OUTPUT);
	 pinMode(MS3, OUTPUT);
	 pinMode(MS4, OUTPUT);
}
 
void loop() {
	 MA1_Forward(50);
	 delay(1000);

	 MB1_Forward(50);
	 delay(1000);

	 MA21_Forward(50);
	 delay(1000);

	 MB21_Forward(50);
	 delay(2000);
 
	 MA1_Forward(100);

	 MB1_Forward(100);

	 MA21_Forward(100);

	 MB21_Forward(100);
	 delay(2000);
}
 
void MA1_Forward(int Speed1)  
{
	 analogWrite(MS1,Speed1);
  }
   
void MB1_Forward(int Speed1)
{
	 analogWrite(MS2,Speed1);  
 }

void MA21_Forward(int Speed1) 
{
	 analogWrite(MS3,Speed1);
 }

 void MB21_Forward(int Speed1)
{
	 analogWrite(MS4,Speed1);
 }

 

처음 구동시 각 모터별로 1초 정도의 딜레이를 주고 순차적으로 돌리기 시작하였다. 반응이 없던 모터들이 제대로 돌기
시작한 것이다. 이로써 적어도 부품이나 회로의 구성 상에는 문제가 없다는 것을 확인할 수 있었다. 그렇다면 기존에
만들어놓은 회로에는 무슨 문제가 있는 것일까?

 

 

 

납땜의 문제

 

드디어 모터가 제대로 돌기 시작했다는 것은 분명 한발짝 앞으로 나아간 것이긴 하지만 기존에 만들어놓은 회로에서
제대로 동작하지 않는 것은 여전히 의문이었다. 구성 자체는 브레드보드를 이용한 회로와 동일하였으나 다른 점이
있다면 납땜을 하여 회로를 구성했다는 것이 차이라면 차이였다.

 

이전에 만들었던 회로에서는 전혀 동작을 하지 않는 것을 확인했고 또 이 회로는 너무 복잡하게 납땜을 해서 더이상
손볼 여지가 없었기 때문에 이 프로젝트 처음 시작할 때 만들었던 회로에 추가로 모터 드라이버를 위한 배선과 전원
배선을 납땜하여 테스트 해보기로 하였다.

 

드론 프레임을 구매해 구성한 회로

 

최초에 만들었던 회로에 배선을 추가한 구성

하지만 추가로 구성한 회로 역시 문제가 있었다. 프로펠러가 장착되지 않은 상태에서는 모터가 원활하게 구동이
되었으나 프로펠러를 달기만 하면 모터가 제대로 돌아가지 않았다. 단 하나의 프로펠러만 달아도 전체 모터가 
구동되지 않았다.

 

 

 

 

 

결국 의심할 수 있는 문제라고는 이 회로들을 만들 때 납땜을 잘못했다는 가정 뿐이었다. 아무래도 케이블이 적절한
위치에 붙지 않았거나 납땜한 부분들 중 쇼트가 나는 부분이 있거나 한 것으로 판단된다. 간혹 손으로 조금 건드려
주거나 눌러주면 모터가 정상적으로 돌아가는 경우도 있어 더 상황 판단을 어렵게 만들었다.

 

점퍼 케이블 버전으로 완성

 

2번의 시도 모두 납땜에서 문제가 생겼다는 결론을 내린 이상 더이상 나의 납땜 실력을 신뢰할 수 없는 상황이 되었다.
남은 방법은 브레드보드에 구성한 회로를 그대로 사용하는 것 뿐… 그렇다고 그 무거운 브레드보드를 그냥 사용할 수는
없고 1:N으로 연결되는 부분만 브레드보드를 사용하면 되므로 양쪽 전원부만 잘라서 사용하기로 하고 나머지 부품은
점퍼 케이블로 연결을 하였다. 결국 엄청 복잡한 형태가 만들어졌다…ㅠ.ㅠ

 

최종 구성 - 점퍼 케이블을 이용한 회로 구성

 

그리고 비록 험악한 몰골을 하고는 있지만 동작은 아주 만족스러웠다.

 

 

 

하지만 이렇게 되면서 숙제가 하나 생겼다. 바로 프레임을 어떻게 할 것이냐는 것이다. 이 모양으로는 일반적인
형태의 드론 프레임은 도저히 사용할 수 없는 상태이다. 사실 회로의 구성 자체에는 문제가 없으니 구매한 프레임에
만든 형태로 다시 차근차근 납땜을 해도 좋겠지만…두 차례 실패를 거듭한 현 상황에서는 엄두가 나질 않는다…ㅠ.ㅠ

 

결국 3D 프린터의 힘을 빌릴 수밖에 없는 상황이 되었다. 하지만 다룰 줄 아는 모델링 프로그램이라고는 123D 
Design뿐인데다 그나마 익숙하지 않으니 어느 세월에 프레임을 만들까… 게다가 이렇게 복잡한 모양이 되어
버린 회로를 깔끔하게 담기 위해서는 얼마나 또 머리를 굴려야 할까…ㅠ.ㅠ

 

한동안 고생 꽤나 하게 생겼다.

 

정리

 

이번 작업으로 아주 중요한 교훈을 얻었다. 바로 납땜에 관련된 것…그 전까지는 아주 간단한 부분만 납땜을 해서
잘 몰랐는데, 그냥 땜납으로 붙어있다고 해서 납땜이 된 것이 아니라는 것을 알게 되었다. 앞으로도 다시 시도할
기회가 있겠지만 절대로 마구잡이로 할만한 작업은 아닌 것이다.

 

결국 차선책으로 아두이노용 점퍼 케이블을 이용하여 제대로 동작하는 버전을 만들기는 하였지만 역시나 흡족한
형태는 아니다. 다만 지금까지 너무 오랜 시간을 끌었기에 이 상태로 진행을 하고자 할 뿐…

 

당분간은 프레임 설계하고 출력 하느라 또 꽤 오랫동안 시간과 씨름을 해야 할 것 같다. 
언제가 될 지는 모르겠지만 드론이 뜨기 전까지는 이 프로젝트는 끝나지 않을 것이다.

  1. 최만선 2020.10.26 23:01

    저도 예전에 rc카 만들때
    왜 안되는지.. 진짜 한참 시간잡아먹었었는데
    납땜이 눈으로 볼때 되었어도 실제로는 안되는 경우가 있더군요..
    쉽지만 어려운 납땜...

    한가지 질문 드려도 될까요
    전력원은 배터리1개인데
    이 배터리의 +와 -가 각각 같은 선상으로
    아두이노와 모터드라이버에 전원을 공급하나요?
    음.. 그러니까 모터드라이버의 전원역시 배터리에서 직빵으로 공급하나요?
    예전에 rc카 만들때 모터드라이버의 전원을 아두이노에서 공급했더니 모터가 힘들 못써서 배터리2개로 아두이노와 모터드라이버에 각각 전원공급해줬었거든요

    저도 드론 만들어보려고 부품들 찾아보는데 선생님이 설계한거보다 훨씬 무거울거 같네요 ㅋㅋ 못날거 같은데.. 우선 만들어보렵니다

    • 마즈다 2020.10.27 07:58 신고

      관심있게 봐주셔서 감사합니다.
      일단 모터 드라이버의 경우 아무래도 다수의 모터를 사용할 경우에는 별도의 외부전원(배터리)을 연결을 해줘야 합니다. 아두이노에서 나오는 전력만으로는 아무래도 힘들죠.

      연결할 때는 보통 모터드라이브에 아두이노로부터 연결하는 +, - 단자와 배터리를 연결하는 +, - 단자가 별도로 있어서 데이터시트를 보고 연결하면 됩니다. 그렇지 않은 경우에는 +는 따로 연결하고 -(GND)는 함께 연결하는 경우도 있구요.

      도움이 되셨나 모르겠네요^^

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2019/04/21 - [Study/아두이노] - [아두이노] 선택 가능한 개발환경 알아보기 #1 - Atom + PlatformIO

2019/04/23 - [Study/아두이노] - [아두이노] 선택 가능한 개발환경 알아보기 #2 - Eclipse

2019/04/28 - [Study/아두이노] - [아두이노] 선택 가능한 개발환경 알아보기 #3 - Visual Studio

2019/05/06 - [Study/아두이노] - [아두이노] 선택 가능한 개발환경 알아보기 #4 - Xcode + embedXcode





아두이노 공식 개발툴을 대체할 수 있는 5가지 방법 중 마지막으로 embedXcode를 소개한다.

사실 마지막 5번째로 CLI(Command Line Interface: 명령 줄 실행 환경)이 있으나 고수들이 아니면 사용이

쉽지 않은 관계로 이번 정리에서는 제외를 하였다.


지난 번 이클립스 관련 포스팅에서 이클립스가 사용하기 무겁다고 하였지만 사실 Xcode에 비하면 이클립스는

양반이라고 할 수 있다. 만일 PC(Mac) 환경이 메모리 8Gb에 HDD를 사용 중이라면 개발은 포기하는 것이

좋을 것이다. 적어도 메모리 16Gb에 디스크는 퓨전 드라이브 정도는 써야 쓸만할 것이다.

어쨌든 Mac을 사용한다면 선택 가능한 툴이니 소개를 해본다.

Xcode + embedXcode

Xcode는 Mac의 App Store를 통해 다운로드 받을 수 있다. 그리고 embedXcode는 다음의 주소에서
다운로드 받으면 된다.

embedXcode 다운로드


embedXcode의 경우에도 세가지 버전이 있는데 +에디션 버전과 일반 버전이 있다. 일반 버전은 무료이고
+에디션 버전은 유료이며 +에디션의 경우 다시 2가지로 나뉘어 개인용은 29유로, 상용 라이센스는 99유로이다.



우선은 당연히 무료 버전으로 받아 설치를 하면 된다. 다운로드 받을 때 Xcode 10 버전용과 9 이하 버전용이

별도로 링크되어 있으므로 자신의 Xcode 버전에 맞는 embedXdoce를 다운로드 받으면 된다. 


설치가 모두 끝났으면 프로젝트를 만들어보자. Xcode를 실행 후 Create a new Xcode project를 선택하여
새 프로젝트를 만든다.





템플릿 선택 창이 뜨면 상단의 플랫폼 선택 메뉴에서 macOS를 선택한 후 화면 가장 하단에 있는 embedXcode를
선택한다.






프로젝트 정보 입력 창에서 가장 위에 있는 프로젝트 이름과 가장 아래의 2개, 프로젝트 scope와 board를 적절하게
선택한다.






생성된 프로젝트 구조는 다음과 같다. 상당히 많은 파일과 디렉토리들이 보이는데 메인 소스는 '프로젝트명.ino’이다.
프로젝트가 처음 생성된 상태에서는 모든 텍스트가 그냥 흰색으로만 보이는데 이 것은 상단 메뉴에서 선택을 해주면된다. 
메뉴는 Editor > Syntax Coloring > C++을 선택해주면 된다.







생성된 파일 중 중요한 파일이 하나 있는데 바로 ‘Makefile’이다. 이 것은 embedXcode의 가장 불편한 점 중

하나이기도 한다. Serial Port나 Baud Rate같은 중요 사항을 바로 이 파일에 직접 타이핑하여 설정해야 한다.





이렇게 모든 설정이 끝나고 나서 빌드를 하면 된다. 빌드를 할 때에는 target을 잘 지정해주어야 하는데

target에 대한 상세한 내용은 아래 링크에서 확인할 수 있다.


Select a target


빌드 및 업로드 로그는 Xcode의 좌측에 있는 Navigator창의 상단 가장 오른쪽에 있는 Report Navigator에서
확인할 수 있다.




정리

이렇게 해서 아두이노 공식 개발 IDE를 대체할 수 있는 4가지 방법에 대한 정리가 끝이났다.개개인마다 취향이 다르겠기에 
무엇이 가장 낫다고 단언할 수는 없지만 대체로 아두이노 스케치 프로그램의크기가 작다는 점을 생각한다면 역시나 처음 소개한
Atom을 이용하는 것이 가장 부담 없고 편하지 않을까하는 것이 개인적인 생각이다.

아무쪼록 아두이노를 활용하시는 많은 메이커분들의 선택에 도움이 되었으면 한다.


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